CN104646302A - 一种用并联机械手分拣非生物生活垃圾的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用并联机械手分拣非生物生活垃圾的方法，在流水线上用安装光谱识别装置的并联机械手将预定的光谱特征物料投入预定的投料口。从而将非生物生活垃圾分拣成材质相同的物料。用有普通影像装置的并联机械手将各种形状和颜色的玻璃瓶、陶瓷瓶分拣成形状和颜色相同的包装瓶。

Description

一种用并联机械手分拣非生物生活垃圾的方法

一、技术领域

本发明属于固体废物处理领域。

二、技术背景

生活垃圾是人类生活中产生的废弃物和排泄物的混合，随着生产方式和生活方式的改变，人类日常生活产生的垃圾越来越多，其中固体垃圾中不可降解或难以降解的成分占比越来越高，垃圾污染空气、土壤和水系日益严重，垃圾还蚕食着人类赖以生存而且越来越稀缺的城镇土地。

垃圾分类就是在源头人们将废弃物分门别类地投放形成分类垃圾，通过分类清运和在工农业生产和生活中资源化利用，是将生活垃圾转化成资源的一条途径。但是目前的垃圾分类仍然离不开焚烧和填埋，只能使垃圾对环境的危害减轻但不能根除，原因在于虽然经过分类投放，但分类垃圾由多种多样物料的混合，期间还有多种物料组合在一起的多种组合物混杂，仍然是垃圾，工厂农村能够用于生产的原料却要达到纯度要求，达不到纯度要求的仍然是没人要的垃圾。每个人每天都在产生废弃物，让每个人把他(她)产生的废弃物分类成达到工农业生产纯度要求的原料是不可能的：这方面的知识和数据太多无法普及，而且随着市场的变化、生产工艺的变化，工厂农村对原料的纯度要求也在变化，即便是全社会每一个人都完全掌握了工农业生产原料的纯度要求及分类储藏投递的方法并且随时更新这些知识和技能，人们的工作和生活场所也没有那么多场地和容器把废弃物分类成几十几百种达到生产纯度要求的原料，贮存在不同的容器中，根据回收人员规定的时间把这些原料一一投送出去。即便是每个有人的场所都设置了可以贮存几十几百个品种，像中药柜一样的分类垃圾柜，人们也没有那么多精力完成这项每天都要做的工作。即便是人类奇迹般地把日常产生的废弃物分类贮存成了几十几百种工农业生产原料，并且按照要求投送到回收点，大多数品种的原料数量很小，收集几天也达不到整车数量，这样的数量运送到几十甚至几百上千公里外的工厂用于生产显然经济上不划算，能耗上不划算，环保上也不划算。因此让人们把每天产生的废弃物直接分类成工农业生产所需的原料，把这些原料收集后直接送到工厂农村用于生产是不经济、不现实的。由于没有将分类垃圾集中处理资源的有效工艺和装备，即便是全球垃圾分类做得最好的日本，大多数县市把垃圾严格分类成九类，仍然有相当数量的分类垃圾达不到工农业生产的纯度要求而填埋、焚烧，即便是把垃圾分类成四十四类的上胜町，仍然没有做到零垃圾，全日本还没有一个废弃物不填埋、不焚烧全部回收利用的零垃圾县市。同样由于没有将分类垃圾集中处理成工农业原料等资源的有效工艺和装备，我国开展垃圾分类的城市初期状况是：在垃圾源头实施了分类，到回收清运阶段仅有废纸和塑料饮料瓶罐得到再生利用，大部分分类垃圾因送不出去又被混合送到了填埋场，小部分混合送到了垃圾焚烧厂，到后来垃圾源头收来的分类垃圾大部分混合送到填埋场，小部分混合送到了垃圾焚烧厂，形成了所谓“先分后混”的装模作样的垃圾分类，再到后来，小区、单位、街头的分类垃圾箱里全都是没有分类的混合垃圾。为了减少垃圾填埋量，人们建设垃圾发电厂，但是垃圾发电最多只能减少四成的填埋量，1吨的垃圾焚烧后会转变成数千立方米的垃圾烟气到空中。这些气体有一部分可以在空中降解，但相当一部分，包括二恶英在内的几十种有害的气体，无法降解，空气对可降解烟气的降解能力也是有限的，全国各地越来越严重雾霾诠释着我国的烟气排放量已经大于烟气的降解量。

目前我国起到垃圾无害化减量、资源化利用是在垃圾箱和垃圾堆里捡拾垃圾的个体拾荒者和收购拾荒者交售物品的废品收购站。受场地、设备的限制，他们仅能收集重量轻价值高体积小的个别品种中的一小部分。非生物生活垃圾中含有各种玻璃瓶、陶瓷瓶，这些包装瓶的形状和颜色多种多样，不把它们分拣成相同颜色和形状的瓶子，任何商品生产厂家都无法使用，把这些包装瓶玻璃或陶瓷原料回炉制造包装瓶固然是一条节约资源的途径，但是价值低，回炉的过程需要大量的能耗。因此除了个别大宗啤酒瓶，大部分玻璃瓶和陶瓷瓶被废品收购站拒绝。

三、发明内容

本发明所要解决的技术问题是：

寻找一种能将多种物料混合在一起的非生物垃圾分拣成一个个相同成分的物料的方法。将各种形状和颜色的玻璃瓶、陶瓷瓶分拣成形状和颜色相同的包装瓶的方法。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案是：

在将非生物生活垃圾摊铺在传送带的过程中用人工或人工与往复运动的筛子剔除其中的大尺寸的垃圾，拣出其中可使用和售卖物品，在传送带的初始段人工拣出玻璃瓶和陶瓷瓶等重的垃圾，将多种物料组合成的复合物拆解成单一物料，剩下的小型非生物垃圾平铺在传送带上匀速前行，通过计算机给每个分拣机械手分配选择物料的品种和相应的投料口，小型非生物垃圾在传送带上匀速前进到分拣机械手的下方，并联机械手在光谱识别系统的引导下根据预定模式从小型非生物垃圾中挑选选定的物料投入相应的投料口，每个投料口收集的都是同一种物料，最终将小型非生物垃圾分拣成聚乙烯、聚丙烯、苯乙烯、钢铁、不锈钢、铝、铜、硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、瓷、陶、钙塑纸、铝锡纸、铜锡纸、过塑纸、白纸、色纸、新闻纸、箱板纸、棉、麻、尼龙、涤纶、锦纶、腈纶、毛、棉麻混纺、棉涤纶混纺、毛涤纶混纺等。

一个光谱成像仪可以给多个仅安装了仅能摄取物料形状、颜色和方位的普通摄像机而没有安装光谱成像仪的普通摄像机并联机械手提供传送带上的物料信息，前端的光谱成像仪将经过物料的形状和光谱特征数据传递给计算机，计算机筛选出其后端普通摄像机并联机械手的选择物料，并将选择物料的形状、相应的投料口信息和到达的时间信息数据传递给普通摄像机并联机械手，普通摄像机并联机械手根据收到的选择物料形状、相应的投料口和到达时间的信息数据，将该时间到达的具有选择物料形状特征的物料投入相应的投料口。

将各种形状和颜色混在一起的玻璃瓶、陶瓷瓶直立在另一条传送带上匀速前行，这条传送带上安装普通影像识别系统引导的并联机械手，通过计算机给每个分拣机械手分配选择包装瓶的颜色和形状，玻璃瓶或陶瓷瓶在传送带上匀速前进到分拣机械手的下方，并联机械手在影像识别系统的引导下根据预定模式从不同形状、颜色的玻璃瓶或陶瓷瓶中挑选选定的投料口，每个投料口收集的都是同形状和颜色的包装瓶，最终将不同形状和颜色混杂在一起的玻璃瓶、陶瓷瓶分拣成单一形状和颜色的包装瓶。

不仅可以分拣出形状和颜色相同的包装瓶，还可以分拣出形状、颜色和材质相同的包装瓶。前端的光谱成像仪将经过玻璃瓶、陶瓷瓶的形状和光谱特征数据传递给计算机，计算机根据形状和光谱特征筛选出普通摄像机并联机械手的选择包装瓶，并将选择包装瓶的形状、相应的投料口信息和到达的时间信息数据传递给普通摄像机并联机械手，普通摄像机并联机械手根据收到的选择包装瓶形状、相应的投料口和到达时间的信息数据，在该时间到达的具有选择包装瓶形状特征的瓶子中选择预定颜色的包装瓶投入相应的投料口，每个投料口收集的包装瓶不仅同形状和颜色相同，材质也相同。

并联机械手是动平台和定平台通过至少两个独立的运动链相连接，机构具有两个或两个以上自由度，由数据处理器控制且以并联方式驱动的一种闭环机构。其特点是无累积误差，精度较高；驱动装置置于定平台上或接近定平台的位置，这样运动部分重量轻，速度高，动态响应好；结构紧凑，刚度高，承载能力大；完全对称的并联机构具有较好的各向同性；工作空间较小，生产厂家多，成熟的产品，如苏州市博仕德自动化有限公司生产的boschet／LW型号并联机械手。

光谱成像仪由光源、感光器、数据处理器等部件组成，根据不同成分物料反射光的波长差异识别不同成分物料并将物料种类和方位的相信转换成数据信号。是识别和定位速度快、精度高的成熟技术。例如品牌的VNIR高光谱成像光谱仪。

光谱识别系统引导的并联机械手是本发明申请人的另一项发明，已另案申请。

四、具体实施方式

实施例1

在将非生物生活垃圾摊铺在传送带的过程中用人工和振动筛子剔除其中的大尺寸的垃圾，拣出其中可使用和售卖物品，在传送带的初始段人工拣出玻璃瓶和陶瓷瓶等重的垃圾，将多种物料组合成的复合物拆解成单一物料，剩下的小型非生物垃圾平铺在传送带上匀速前行，通过计算机给每个分拣机械手分配选择物料的品种，小型非生物垃圾在传送带上匀速前进到分拣机械手的下方，苏州市博仕德自动化有限公司生产的boschet／LW型号的并联机械手在品牌的VNIR高光谱成像光谱仪引导下根据预定模式从小型非生物垃圾中挑选选定的物料投入相应的投料口，每个投料口收集的都是同一种物料，最终将小型非生物垃圾分拣成聚乙烯、聚丙烯、苯乙烯、钢铁、不锈钢、铝、铜、硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、瓷、陶、钙塑纸、铝锡纸、铜锡纸、过塑纸、白纸、色纸、新闻纸、箱板纸、棉、麻、尼龙、涤纶、锦纶、腈纶、毛、棉麻混纺、棉涤纶混纺、毛涤纶混纺等。

将各种形状和颜色混在一起的玻璃瓶、陶瓷瓶直立在另一条传送带上匀速前行，前端的光谱成像仪将经过玻璃瓶、陶瓷瓶的形状和光谱特征数据传递给计算机，计算机根据形状和光谱特征筛选出普通摄像机并联机械手的选择包装瓶，并将选择包装瓶的形状、相应的投料口信息和到达的时间信息数据传递给普通摄像机并联机械手，普通摄像机并联机械手根据收到的选择包装瓶形状、相应的投料口和到达时间的信息数据，在该时间到达的具有选择包装瓶形状特征的瓶子中选择预定颜色的包装瓶投入相应的投料口。

实施例2将各种形状和颜色混在一起的玻璃瓶、陶瓷瓶直立在另一条传送带上匀速前行，这条传送带上安装普通影像识别系统引导的并联机械手，通过计算机给每个分拣机械手分配选择包装瓶的颜色和形状，玻璃瓶或陶瓷瓶在传送带上匀速前进到分拣机械手的下方，并联机械手在影像识别系统的引导下根据预定模式从不同形状、颜色的玻璃瓶或陶瓷瓶中挑选选定的投料口，每个投料口收集的都是同形状和颜色的包装瓶，最终将不同形状和颜色混杂在一起的玻璃瓶、陶瓷瓶分拣成单一形状和颜色的包装瓶。

本申请不仅限于分拣生活垃圾，分拣其他混合在一起的物料也属于本发明保护的范围。

Claims (4)

1.一种用并联机械手分拣非生物生活垃圾的方法，将小型非生物垃圾平铺在传送带上匀速前行，其特征是通过计算机给每个分拣机械手分配选择物料的品种，小型非生物垃圾在传送带上匀速前进到分拣机械手的下方，并联机械手根据光谱成像仪摄取的物料光谱特征、方位和移动速度从小型非生物垃圾中挑选预定的选择物料投入相应的投料口，每个投料口收集的都是同一种材质的物料，最终将小型非生物垃圾分拣成聚乙烯、聚丙烯、苯乙烯、钢铁、不锈钢、铝、铜、硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、瓷、陶、钙塑纸、铝锡纸、铜锡纸、过塑纸、白纸、色纸、新闻纸、箱板纸、棉、麻、尼龙、涤纶、锦纶、腈纶、毛、棉麻混纺、棉涤纶混纺、毛涤纶混纺等。

2.按照权利要求1所述的一种用并联机械手分拣非生物生活垃圾的方法，前端的光谱成像仪将经过物料的形状和光谱特征数据传递给计算机，计算机筛选出其后端仅安装了仅能摄取物料形状、颜色和方位的普通摄像机而没有安装光谱成像仪的普通摄像机并联机械手的选择物料，并将选择物料的形状、相应的投料口信息和到达的时间信息数据传递给普通摄像机并联机械手，普通摄像机并联机械手根据收到的选择物料形状、相应的投料口和到达时间的信息数据，将该时间到达的具有选择物料形状特征的物料投入相应的投料口。

3.按照权利要求1所述的一种用并联机械手分拣非生物生活垃圾的方法，其特征是通过计算机给每个普通摄像机分拣机械手分配选择包装瓶的颜色和形状和相应的投料口，将各种形状和颜色混在一起的玻璃瓶、陶瓷瓶直立在传送带上匀速前行，玻璃瓶、陶瓷瓶在传送带上匀速前进到分拣机械手的下方，普通摄像机并联机械手根据预定模式挑选选定的包装瓶投放到相应的投料口，每个投料口收集的都是同形状和颜色的包装瓶，最终将不同形状和颜色混杂在一起的玻璃瓶、陶瓷瓶分拣成单一形状和颜色的包装瓶。

4.按照权利要求4所述的一种用并联机械手分拣玻璃瓶、陶瓷瓶的方法，其特征是前端的光谱成像仪将经过玻璃瓶、陶瓷瓶的形状和光谱特征数据传递给计算机，计算机根据形状和光谱特征筛选出普通摄像机并联机械手的选择包装瓶，并将选择包装瓶的形状、相应的投料口信息和到达的时间信息数据传递给普通摄像机并联机械手，普通摄像机并联机械手根据收到的选择包装瓶形状、相应的投料口和到达时间的信息数据，在该时间到达的具有选择包装瓶形状特征的瓶子中选择预定颜色的包装瓶投入相应的投料口，每个投料口收集的包装瓶不仅同形状和颜色相同，而且材质也相同。